一种针对分离诱导转捩流动预测的湍流/转捩模式研究

【作者】 江思雅； 田铖； 林海天； 符松；

【机构】 中物院高性能数值模拟软件中心； 北京应用物理与数学研究所； 清华大学航天航空学院流体力学系；

【摘要】 本文在对低压涡轮叶栅内分离诱导转捩流动的机理性研究基础上,构建了一种新的适用于分离诱导转捩流动预测的湍流/转捩模式。该模式基于Fu-Wang湍流/转捩模式,既能实现附着边界层转捩的精准预测,也能被用于对分离诱导转捩过程的计算。模式考虑了剪切层非平衡特征、剪切层的非线性失稳及卷起过程中的物理机理,构造合理的长度尺度预测分离诱导转捩的起始位置,运用有效的方法控制转捩过程。验证算例证实了改进的转捩模式能够准确预测不同雷诺数、不同来流湍流度下的二维和三维分离诱导转捩过程。与当下最常用的转捩模式相比,新模式对分离诱导转捩的预测较更为准确。最后,将新模式与DES类方法相结合,对DES类方法进行优化。优化的DES类方法用于叶轮机械内角涡分离流动的预测时,可以同时地发挥新湍流/转捩模式在对附着边界层及小分离诱导转捩预测及精细化数值模拟在预测大角区分离时的优势。更多还原